Sabitleme ve izleyen PV sistemleri kullanılarak yeşil hidrojen üretiminin teknoloji-ekonomi kıyaslaması: PVsyst–MATLAB entegre analizi

Güneş Işığının Temiz Yakıta Dönüşümü

Güneş ışığı bol olan birçok ülke, bu ışığı fabrikaları, kamyonları ve hatta şehirleri karbon salımı olmadan çalıştırabilecek temiz bir yakıta dönüştürmenin yollarını arıyor. Bu çalışma, yenilenebilir elektrik kullanılarak sudan üretilen bir yakıt olan yeşil hidrojeni üretmek için güneş panellerinin en iyi nasıl kullanılacağını inceliyor. Panellerin iki yaygın montaj biçimini —biri sabit, diğeri güneşi izleyen— karşılaştırarak araştırmacılar, Afganistan’ın güneş alan bir bölgesi olan Kandahar gibi yerlerde hangi düzenlemenin daha düşük maliyetle daha fazla hidrojen sağladığını gösteriyor.

Güneşi Yakalamak İçin İki Yöntem

Çalışmanın özünü, güneş enerjisiyle beslenen ve suyu hidrojen ve oksijene ayıran elektrolizör adlı endüstriyel bir cihazı besleyen iki fotovoltaik sistemin yan yana karşılaştırılması oluşturuyor. Bir sistemde paneller sabit bir eğimde yerleştirilmiş. Diğer sistemde ise paneller çift eksenli izleme yapabilen bir yapıda hareket ederek gün boyunca güneşe dönüyor. Her iki sistemin tepe gücü aynı, 10 kilovat, ve her ikisi de elektriklerini yalnızca güneş yeterince parlak olduğunda çalışan bir hidrojen ünitesine doğrudan veriyor. Bu, karşılaştırmayı, şebeke desteği olmayan uzak, bağımsız yeşil hidrojen projeleri için adil ve gerçekçi kılıyor.

Bir Güneş Hidrojen Tesisinin Dijital İkizi

Performansı ayrıntılı anlamak için yazarlar, güneş ışığından hidrojene kadar tüm zincirin dijital ikizini oluşturuyorlar. Kandahar’daki yerel güneş ışınımı, sıcaklıklar ve sistem kayıpları dikkate alınarak, her bir güneş düzeninin yıl boyunca saat saat ne kadar elektrik üreteceğini hesaplamak için uzman bir güneş tasarım aracı kullanılıyor. Bu elektrik profilleri daha sonra MATLAB’ta oluşturulan ikinci bir modele aktarılıyor; bu model gücü hidrojen çıktısına çeviriyor ve ekipmanın ömrü boyunca maliyetleri topluyor. Bu birleşik yaklaşım, güneş tarafındaki tasarım seçimlerinin yakıt üretimi, genel verimlilik ve enerji birimi başına maliyet üzerindeki etkilerini izlemeyi sağlıyor.

Daha Fazla Hareketli Parça, Çok Daha Fazla Enerji

Simülasyonlar, parlak iklimlerde güneş izleme sistemlerinin önemli kazanç sağladığını gösteriyor. Sabit paneller yılda yaklaşık 11.253 kilovat-saat elektrik üretirken, izleyici sistem yaklaşık 15.300 kilovat-saate ulaşıyor; bu aynı nominal güç için %36’lık bir artış anlamına geliyor. Hareketli paneller, kış ve yaz boyunca her gün daha fazla saat boyunca faydalı güneş ışığını yakalıyor, böylece elektrolizörü daha uzun ve daha düzenli çalıştırıyor. Sonuç olarak, yıllık hidrojen üretimi sabit panellerle yaklaşık 240 kilogramdan izleyicilerle yaklaşık 320 kilograma yükseliyor; bu arada mekanik sistem biraz daha karmaşık olup iç kayıpları hafifçe daha yüksek oluyor.

Maliyetler ve Karbon Ayak İzleri Karşılaştırması

Ek mekanizma izleme sistemini inşa etmek ve bakımını yapmak açısından daha pahalı hale getiriyor, ancak zaman içinde sağladığı ekstra enerji bunun fazlasıyla karşılığını veriyor. Tüm yatırım, bakım ve değiştirme giderleri ömür boyu üretime yayıldığında, sabit panellerden elde edilen elektriğin maliyeti kilovat-saat başına yaklaşık 4,8 sent iken izleme bunun yaklaşık 3,6 sente düştüğünü gösteriyor. Yakıt tarafında ise yeşil hidrojen maliyeti sabit panellerle kilogram başına yaklaşık 5,82 dolardan izlemeyle yaklaşık 4,37 dolara düşüyor. İzleme sistemi daha fazla temiz elektrik ürettiği için, ayrıca her yıl daha fazla karbon emisyonunun önlenmesini sağlıyor; izleyici kurulum neredeyse 5 metrik ton CO2 önlerken sabit düzen yaklaşık 3,6 metrik ton önlüyor.

Güneşli Bölgeler İçin Anlamı

Güneş ışığını nasıl depolayıp gerektiği yere nasıl taşıyacağımızı merak eden okurlar için bu çalışma net bir mesaj veriyor. Güçlü ve istikrarlı güneş kaynaklarına sahip yerlerde, suyu hidrojene dönüştürmek için izleyen güneş panelleri kullanmak, aynı boyuttaki daha basit sabit panel sistemlerine kıyasla daha fazla yakıtı daha düşük uzun vadeli maliyetle sağlayabilir ve daha fazla karbon kirliliğini azaltabilir. İzleyiciler daha yüksek ön maliyet ve dikkatli tasarım gerektirse de, güneşi takip etme yetenekleri her metrekare araziyi ve yapılan her dolar yatırımını daha verimli kullanıyor. Güneşli gelişmekte olan bölgelerdeki politika yapıcılar ve planlamacılar için bulgular, hareketli ve akıllı güneş tarları ile hidrojen ünitelerinin geleceğin temiz enerji sistemlerinin pratik bir omurgası haline gelebileceğini öne sürüyor.

Atıf: Irshad, A.S., Hilali, A., Ahmadullah, A.B. et al. Techno-economic benchmarking of green hydrogen production using fixed and tracking PV systems: a PVsyst–MATLAB integrated analysis. Sci Rep 16, 15620 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46077-w

Anahtar kelimeler: yeşil hidrojen, güneş izleme, fotovoltaik sistemler, enerji ekonomisi, CO2 azaltımı